高速公路測速系統(tǒng)

1、京承高速公路承德段道路實(shí)時(shí)監(jiān)控測速系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案陜西漢唐計(jì)算機(jī)有限責(zé)任公司2006年11月第一章 前 言城市道路及高速公路車輛超速行駛非常普遍，因此交通事故頻頻發(fā)生。每年的直接經(jīng)濟(jì)損失都達(dá)到幾千萬，同時(shí)也給人民群眾的人身安全帶來了嚴(yán)重的威脅。所以整治交通秩序，確保交通安全是當(dāng)務(wù)之急。本次超速監(jiān)測系統(tǒng)采用北京宇航時(shí)代公司的yhsdcs-01型視頻機(jī)動(dòng)車測速系統(tǒng)與yhsdsb-cskk型機(jī)動(dòng)車牌照識別系統(tǒng)為本綜合系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)采用了航天尖端技術(shù)多目標(biāo)識別與跟蹤，既同時(shí)可跟蹤16個(gè)機(jī)動(dòng)車目標(biāo)并在60米內(nèi)保持對其鎖定目標(biāo)不丟失的特殊技術(shù)。完全克服了雷達(dá)測速和激光測速對測速角度要求苛刻、難以測量變道行

2、駛車、車速測量誤差大等缺陷。該系統(tǒng)已經(jīng)過華北國家計(jì)量檢測中心的檢測，符合所有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)已在遼寧營口正式應(yīng)用。該系統(tǒng)采用“通用化、模塊化、系統(tǒng)化”的部件配置，運(yùn)用“高技術(shù)、高標(biāo)準(zhǔn)、高效能”的軟件技術(shù)，保證“準(zhǔn)確、耐用和可擴(kuò)展”的性能，相關(guān)技術(shù)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明1系統(tǒng)方案簡述本系統(tǒng)在偏橋至灤平之間、偏橋至金山嶺之間分別安裝一套道路實(shí)時(shí)監(jiān)控測速系統(tǒng)，每套系統(tǒng)為單向雙車道公路車輛監(jiān)測系統(tǒng)。單套系統(tǒng)組成如下：監(jiān)測攝像機(jī) 1臺捕捉攝像機(jī) 2臺控制主機(jī) 1臺傳輸設(shè)備 1套龍門架 1套中心控制設(shè)備如下：（兩套系統(tǒng)合用）數(shù)據(jù)服務(wù)器 1臺管理工作站 1臺打印機(jī) 1臺現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)將監(jiān)測

3、到的超速車輛信息通過傳輸設(shè)備上傳至監(jiān)控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)控人員在管理工作站上監(jiān)測到超速車輛信息后，通過業(yè)務(wù)電話通知各收費(fèi)站，對超速車輛進(jìn)行攔截，同時(shí)監(jiān)控人員在監(jiān)控中心將超速車輛的信息通過打印機(jī)打印出來，做為執(zhí)法的依據(jù)。本系統(tǒng)傳輸設(shè)備采用數(shù)據(jù)光端機(jī)利用目前已敷設(shè)的光纜作為傳輸介質(zhì)上傳監(jiān)控中心。2測速方法的選定超速違法的判別不同于其他的違法判別。速度測量屬于計(jì)量檢測范疇，測速系統(tǒng)首先必須經(jīng)過國家計(jì)量部門檢測認(rèn)可才具有法律效力，超速違法的處罰才有依據(jù)。2.1視頻多目標(biāo)跟蹤機(jī)動(dòng)車測速系統(tǒng)多目標(biāo)識別與目標(biāo)跟蹤技術(shù)，原主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域。多目標(biāo)識別技術(shù)為圖像的特征模式識別，其基本原理是對所要識別的目標(biāo)特征

4、進(jìn)行詳細(xì)的描述和建模。多目標(biāo)跟蹤技術(shù)在航天技術(shù)領(lǐng)域也可稱為目標(biāo)鎖定跟蹤技術(shù)。也就是在一定區(qū)域范圍內(nèi)鎖定不丟失目標(biāo)。在機(jī)動(dòng)車測速方面，可同時(shí)對三條車道16輛機(jī)動(dòng)車目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，可以保證在60米距離內(nèi)不丟失機(jī)動(dòng)車目標(biāo)。具體方法是：通過多路采集卡將測速監(jiān)測及車牌捕捉攝像機(jī)的圖像信號實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析計(jì)算。對圖像進(jìn)行目標(biāo)識別，當(dāng)判別出真正的目標(biāo)后進(jìn)行目標(biāo)鎖定并對鎖定的目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。同時(shí)計(jì)算出車輛的精確位置并可得出目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的矢量軌跡曲線圖。圖像中車輛的位置都是可以準(zhǔn)確確定的，而每幅圖像的采集時(shí)間是40ms(pal制標(biāo)準(zhǔn))固定不變，所以，可得出非常精確的位移差s和時(shí)間差t。從

5、矢量曲線圖中取a 、b二點(diǎn)，即可得出其位移差s 、和時(shí)間差t，v = s/t ，式中：v 汽車運(yùn)動(dòng)速度 ；s a、b二點(diǎn)之間的精確距離；t 汽車由 a 點(diǎn)到達(dá) b 點(diǎn)所需的準(zhǔn)確時(shí)間。 示意圖：由上圖可以看出攝像機(jī)由上向下俯視路面，路面上任何車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都會(huì)在系統(tǒng)的監(jiān)視之下?？梢宰畲蟪潭鹊孬@取路面上的車輛信息。所以得到的速度非常精確。2.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)yhsd-01a型單向雙車道公路車輛監(jiān)測記錄系統(tǒng)硬件框圖測速攝像機(jī)捕捉攝像機(jī)實(shí)時(shí)圖像采集卡計(jì)算機(jī)總線底板硬盤存儲器計(jì)算機(jī)主板通訊接口穩(wěn)壓電源、ups顯示器專用控制卡控制保護(hù)電路控制臺彩色噴墨打印機(jī)系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)上電后，程序自動(dòng)加載運(yùn)行。首先將三

6、路攝像機(jī)的視頻信號實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)；由計(jì)算機(jī)圖像采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集到的圖像信號進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字處理。應(yīng)用航天多目標(biāo)識別與跟蹤技術(shù)，對所有圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；當(dāng)目標(biāo)車輛一出現(xiàn)，則將其鎖定并對鎖定的目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤處理。通過目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的矢量圖，算出其運(yùn)動(dòng)曲線，得出此車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)速度。如果目標(biāo)（車輛）運(yùn)動(dòng)的軌跡具備已設(shè)定的違法條件，或超出了限定速度，則將其定義為車輛違章。違法類型與違法曲線需在系統(tǒng)執(zhí)行前先定義。與判斷車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的同時(shí)對該目標(biāo)的車牌圖像進(jìn)行綜合識別，即車牌照號碼識別、車牌顏色識別及車型識別。并對車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)車流量。將該車輛圖像及相關(guān)數(shù)據(jù)存盤。系統(tǒng)流程圖第三章 系統(tǒng)組成與安

7、裝1監(jiān)測攝像機(jī)監(jiān)測攝像機(jī)采用日本jvc1481低照度彩色攝像機(jī)。此攝像機(jī)為480線，0.4lux低照度，50db信噪比，超級動(dòng)態(tài)ccd、具有防強(qiáng)光功能的彩色攝像機(jī)，其性能穩(wěn)定。適合于在公路上長時(shí)間工作。安裝高度距地面68米。其主要作用是向主控制機(jī)提供全景圖像。使主控計(jì)算機(jī)根據(jù)圖像計(jì)算出目標(biāo)車輛運(yùn)動(dòng)軌跡。鏡頭采用日本computar 6mm定焦自動(dòng)光圈鏡頭。為適應(yīng)公路光線的變化，自動(dòng)光圈鏡頭可以自動(dòng)調(diào)整進(jìn)光量，以便得到滿意的圖像。防護(hù)罩采用yaan4515shk，此防護(hù)罩密封性好，防雨，遮陽，具有自動(dòng)加溫和自動(dòng)通風(fēng)裝置。能保證攝像機(jī)在公路環(huán)境正常工作，且外觀漂亮大方。防護(hù)等級符合ip55標(biāo)準(zhǔn)。2

8、.車牌捕捉攝像機(jī)車牌捕捉攝像機(jī)同樣采用日本jvc1430低照度攝像機(jī)。此攝像機(jī)為480線，0.04lux低照度，50db信噪比，具有防強(qiáng)光功能的攝像機(jī)，其性能穩(wěn)定。適合于在公路上長時(shí)間工作。安裝高度距地面68米。其主要作用是向主控制機(jī)提供機(jī)動(dòng)車車牌照圖像。當(dāng)系統(tǒng)確定圖像后，則主控計(jì)算機(jī)立刻將此機(jī)動(dòng)車牌照圖像記錄下來，供系統(tǒng)處理。鏡頭采用騰龍5-50變焦自動(dòng)光圈鏡頭。為適應(yīng)公路光線的變化，自動(dòng)光圈鏡頭可以自動(dòng)調(diào)整進(jìn)光量，以便得到滿意的圖像。防護(hù)罩采用yaan4515shk，此防護(hù)罩密封性好，防雨，遮陽，具有自動(dòng)加熱和自動(dòng)通風(fēng)裝置。能保證攝像機(jī)在公路環(huán)境正常工作，且外觀漂亮大方。防護(hù)等級符合ip5

9、5標(biāo)準(zhǔn)。3.主控制機(jī)主控制機(jī)包括：主機(jī)板、硬盤、電源、圖像采集卡、系統(tǒng)接口、系統(tǒng)專用卡及系統(tǒng)軟件。主機(jī)板采用工業(yè)級主機(jī)板；2.0g cpu；256m內(nèi)存。此板卡采用intel系列芯片組，其通用性強(qiáng)，不易與其他板卡發(fā)生沖突。工業(yè)級主機(jī)板性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠。硬盤 為了數(shù)據(jù)的安全可靠，本系統(tǒng)采用硬盤進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，為40g。電源工業(yè)級電源，工作范圍：180265v ac 4763hz(全范圍)。圖像采集卡采用北京宇航時(shí)代公司ht2074型4路實(shí)時(shí)高分辨率采集卡。此采集卡實(shí)時(shí)性好，性能穩(wěn)定。圖像分辨率為：768576。與攝像機(jī)的連接方式：單向雙車道公路車輛監(jiān)測記錄系統(tǒng)網(wǎng)卡 網(wǎng)卡是主機(jī)板自帶10m/100

10、m自適應(yīng)網(wǎng)卡。系統(tǒng)接口 本系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)通訊接口（采用tcp/ip協(xié)議）。 系統(tǒng)專用卡 用來提高系統(tǒng)運(yùn)算速度，增加系統(tǒng)保密性。系統(tǒng)軟件 基于windowsxpe操作系統(tǒng)。主要包括：主控軟件、管理軟件和系統(tǒng)安全防護(hù)軟件。主控軟件包括：軌跡描述、速度計(jì)算、違法判別、車牌識別、車牌顏色識別、車型識別、車流量統(tǒng)計(jì)、車輛記錄。管理軟件包括：報(bào)警提示、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)傳輸及共享?？刂茩C(jī)柜控制機(jī)柜包括：接地、防塵、過載保護(hù)、漏電保護(hù)、短路保護(hù)并符合國家相關(guān)電器安全標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)配電裝置；具有通風(fēng)及防塵功能；防護(hù)機(jī)箱的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)符合ip55標(biāo)準(zhǔn)。4.安裝示意圖單向雙車道公路車輛監(jiān)測記錄系統(tǒng)安裝圖第四章 系統(tǒng)功

11、能特點(diǎn)、 航天尖端先進(jìn)技術(shù)-多目標(biāo)識別與跟蹤獨(dú)特技術(shù)，取代了激光、雷達(dá)及線圈測速。對過往的所有車輛進(jìn)行自動(dòng)有效的記錄?？赏瑫r(shí)監(jiān)測兩條車道、跟蹤16輛機(jī)動(dòng)車目標(biāo)，并在60米內(nèi)鎖定不丟失。根據(jù)每輛機(jī)動(dòng)車目標(biāo)行進(jìn)軌跡計(jì)算出車速。、 獨(dú)特的自適應(yīng)功能無論在白天、黃昏、夜晚，在雨、雪、霧等惡劣天氣條件下均可正確進(jìn)行車輛監(jiān)控。、 記錄信息豐富，處罰依據(jù)有效。根據(jù)用戶需要可提供所有車輛的二至十幾幅連續(xù)動(dòng)態(tài)圖像（包括彩色全景圖像和車牌圖像）及車牌號、車牌顏色、車型、日期、時(shí)間、地點(diǎn)、行駛方向、此路段限定車速及實(shí)際車速等信息。、 功能齊全。一套系統(tǒng)可同時(shí)完成測速、違法判斷、車輛識別、報(bào)警、自動(dòng)記錄、數(shù)據(jù)管理、數(shù)

12、據(jù)查詢、數(shù)據(jù)傳輸與共享。、 車牌識別率高?？勺R別包括漢字在內(nèi)七位。、 測速精度高，已經(jīng)過華北國家計(jì)量測試中心的檢測。測速數(shù)據(jù)具有法律效力。、 在存儲容量飽和時(shí)，具有自動(dòng)依次覆蓋最全面圖像數(shù)據(jù)功能。、 卓越的圖像增強(qiáng)與局部放大功能，使畫面更清晰。、 操作簡單、使用方便，具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)、查詢和報(bào)表打印功能。、 違法數(shù)據(jù)及圖像可通過光纜、微波、電話線、isdn、ddn等多種方式傳回指揮中心。、 系統(tǒng)易于升級換代。 由于本系統(tǒng)的各種判別方式、識別算法均采用軟件實(shí)現(xiàn)，所以對系統(tǒng)的升級換代，只需更換軟件，無需動(dòng)硬件。方便、簡單、省錢。、 設(shè)備配置靈活。 根據(jù)用戶的需求可監(jiān)測13條車道；可連接14個(gè)攝像機(jī)。、 可擴(kuò)展性好。能滿足智能交通網(wǎng)絡(luò)要求，該系統(tǒng)易于升級、易于聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展，是未來智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。、 安裝、施工簡單，維護(hù)、使用方便。第五章 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)1 系統(tǒng)電器裝置有過載、接地、漏電、短路保護(hù)裝置及避雷裝置并符合國家相關(guān)電器安全標(biāo)準(zhǔn)；2 路上設(shè)備工作溫度：300；3 路上設(shè)備工作濕度：20%90%；4 路上設(shè)備機(jī)箱防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)符合ip55標(biāo)準(zhǔn)；5 圖像分辨率：768576；6 車速測定范圍：5km/h200km